第2章 MCS-51单片机结构和时序

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1、第2章MCS-51单片机结构和时序§2.1MCS-51单片机结构§2.1.1MCS-51单片机结构图2-18051单片机框图1.基本组成(具体部件见P11-12的叙述)2.内部结构§2.1.2MCS-51的封装与引脚图2-3(a)MCS-51引脚图P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSS1234567891011121314151617181920803

2、1805187514039383736353433323130292827262521222324VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0MCS-51系列芯片引脚互相兼容,大多采用40脚DIP封装。具体引脚功能见P13-14.§2.1.3MCS-51的CPU结构CPU主要包括控制器和运算器,是单片机的核心部分。1.中央控制器主要包括:P15(1)程序计数器PC;(2)指令寄存器IR、指令译码器及定时控制逻辑;(

3、3)数据指针DPTR;2.运算器主要包括:P16(1)算术逻辑运算单元ALU(2)累加器A(Accumulator)也叫ACC(3)B寄存器(4)程序状态字寄存器(5)堆栈指针§2.1.4存储器结构1.存储器结构与地址空间MCS-51系列单片机存储器结构采用哈佛(Harvard)结构,程序存储器与数据存储器各自独立,分别有自己的地址空间、寻址方式与控制系统。(1)4种物理存储空间P20;(2)3种逻辑存储空间;特殊功能寄存器通用RAM区位寻址区00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8H

4、D0HE0HF0H特殊功能寄存器中位寻址外部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH内部数据存储器外部数据存储器工作寄存器区外部ROM内部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH程序存储器片内ROM与片外ROM统一编址,最大范围为0000H~FFFFH,最大容量64KB。(1)对于8051,其片内ROM地址范围为0000H~0FFFH,共4KB;片外ROM最大范围为:0000H~FFFFH,最大容量64KB。这样,片内与片外ROM的低4KB出现地址重叠现象。当运行0000H~0

5、FFFH这低4KB范围的程序时作何选择(运行片内的还是运行片外的)?答案是由引脚/EA控制!◆当/EA=1,内部4KBROM有效,外部ROM从1000H开始有效;即:CPU首先运行内部ROM中的程序,只有当PC计数大于等于1000H时才转向外部ROM中的程序;◆当/EA=0,内部4KBROM无效,从0000H开始直接运行片外ROM中的程序;对于8031等无片内ROM的芯片而言,/EA端必须接低电平。2.程序存储器(ROM)(2)附加要点◆访问片内、片外ROM的指令均为MOVC;◆复位后,PC的值为0000H,也就是说CPU从程序存储器的0

6、000H地址处开始取指令执行程序;但由于0003H~0032H单元被保留用于中断向量地址,所以应该在0000H单元处放置一条绝对转移指令以跳过这些单元。3.数据存储器(RAM)从前面已知:数据存储器RAM在物理和逻辑上都可分为两个地址空间,一个是片内的256B的RAM,一个是最大64KB的片外RAM。(1)片内RAM片内RAM的最大可寻址范围为256个单元,这256个单元又可以分为两个独立的、功能不同的区间。(见P22图2-8)Ⅰ:低128字节的RAM,地址为00H~7FH,主要包括:工作寄存器区、位寻址区与用户通用RAM区。Ⅱ:高128

7、字节的RAM,地址为80H~FFH,被映射为特殊功能寄存器。4.片内低128字节RAM详述(00H~7FH)(1)工作寄存器区地址为00H~1FH的32个单元,以8个单元为一组,共分成4组,称为工作寄存器区。组内的编号为R0~R7。RS1RS0选择工作寄存器组000组(00H~07H)011组(08H~0FH)102组(10H~17H)113组(18H~1FH)(2)位寻址区地址为20H~2FH的16个字节单元共包括128位,是可位寻址的RAM区。这16个单元既可字节寻址,也可位寻址。当进行位寻址时,其对应的地址00H~7FH。表2-6位

8、寻址区的位地址(3)用户RAM区地址为30H~7FH共有80个字节单元,可以采用字节寻址的方式供用户使用。(4)关于堆栈原理上讲,堆栈可以设在内部RAM区的任意地方,但由于很多区域有其特殊用途

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